KR20080031618A - 기판의 현상처리방법 및 기판의 현상처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판상의 현상액이 린스액으로 치환될 때에 기판면 내의 위치에 따라 현상액의 농도차를 나타내는 것을 없애고, 레지스트막면에 얼룩모양의 결함이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 현상액의 사용량을 줄일 수 있는 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.

그 해결수단으로서, 기판(W)을 스핀척에 의해 수평자세로 파지해하여 회전모터에 의해 연직축 주위로 회전시키면서, 현상액토출노즐로부터 기판 표면의 레지스트막 위로 현상액을 공급하여 현상처리한 후에, 계속하여 기판을 회전시켜, 레지스트막상의 현상액을 원심력으로 비산시켜 제거하고, 기판 표면에 간섭 줄무늬가 보이지 않은 시점에서 순수토출노즐로부터 레지스트막 위로 린스액을 공급하여 린스처리한다.

기판, 현상처리장치, 현상액, 린스액, 농도차, 얼룩, 줄무늬, 간섭 줄무늬

Description

기판의 현상처리방법 및 기판의 현상처리장치{SUBSTRATE PROCESSING METHOD AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}

본 발명은 반도체 웨이퍼, 액정표시장치용 유리기판, 포토마스크용 유리기판, 광디스크용 기판 등의 기판의 표면에 형성된 노광 후의 레지스트막에 현상액을 공급하여 현상처리를 행하는 기판의 현상처리방법 및 현상처리장치에 관한 것이다.

반도체 장치의 제조 프로세스 등에 있어서는, 리소그래피 기술을 이용하여, 실리콘 웨이퍼 등의 기판의 표면에 포토레지스트를 도포하고, 노광기를 사용하여 기판 표면의 레지스트막에 회로패턴을 인화하고, 노광 후의 레지스트막을 현상액으로 현상하는 각 공정을 거침으로써, 기판 표면의 레지스트막에 회로패턴을 형성하고 있다. 이 중 현상공정에 있어서는, 예를 들면, 기판을 수평자세로 파지하여 연직축 주위로 회전시키면서, 스트레이트 노즐(straight nozzle)의 선단(先端) 토출구로부터 기판의 중심부로 현상액을 계속 토출하고, 기판 표면의 레지스트막의 전면에 현상액을 균일하게 넓혀서 도포하여, 기판 표면에 형성된 노광 후의 레지스트막을 현상하도록 하고 있다. 또한, 최근에는, 이러한 현상방법을 대신하여, 수평자세로 파지된 정지(靜止)상태의 기판에 대하여, 하단면(下端面)에 슬릿(slit)형상 토출구를 갖는 슬릿노즐을, 슬릿형상 토출구와 직교하는 방향으로 직선적으로 이동시키면서, 슬릿형상 토출구로부터 기판 표면의 레지스트막 위로 현상액을 토출하고, 레지스트막의 전면(全面)에 현상액을 막형태로 도포하는 레지스트막을 현상(소위, 패들(paddle) 현상)하는 현상방법이 널리 사용되어 오고 있다. 이들의 현상처리에 의해 레지스트막에 형성되는 패턴의 선폭은 전자(前者)의 현상방법에서는, 스트레이트 노즐로부터 기판 위로 현상액을 계속 토출하는 시간에 따라 제어되며, 패들 현상에서는 기판 위에 액을 도포하는 시간에 따라 제어된다. 따라서, 전자(前者)의 현상방법에 있어서는, 미리 정해진 현상액의 토출시간이 경과하면, 기판상으로의 현상액의 공급을 정지(停止)함과 동시에, 기판 표면에 형성된 현상처리 후의 레지스트막 위에 순수(純水) 등의 린스액(rinsing agent)을 공급하여 린스처리하고, 그 후에 스핀 드라이(spin-drying)로 기판을 건조처리한다. 또한, 패들 현상에 있어서는, 예를 들면, 일본특허출원공개 평10-20508호 공보에 개시되어 있는 바와 같이 미리 정해진 액도포 후의 정지(靜止)시간(액도포 상태에서 기판을 저속으로 회전시킬 때는 저속회전 시간)이 경과하면, 기판을 고속으로 회전시킴과 아울러 기판 위로 린스액을 공급하여 린스처리하고, 그 후에 스핀 드라이로 기판을 건조처리한다.

그런데, 종래는 현상공정과 린스공정과의 사이에 시간이 비면, 현상액 중에 녹아 나온 레지스트의 수지성분이 찌꺼기(scum)로 되어 레지스트막 위에 잔존함으로써, 레지스트막에 다량의 현상 결함이 발생한다고 생각되어왔다. 이 때문에, 상기한 바와 같이 패들 현상에서는, 미리 정해진 액도포 후의 정지시간이 경과하면, 기판을 고속으로 회전시킴과 아울러 기판 위로 린스액을 공급하여 린스처리하고, 레지스트막상의 현상액을 즉시 린스액으로 치환하도록 하고 있었다. 그런데, 최근에 널리 사용되어 온 화학증폭 레지스트에서는, 레지스트막 위에 덮은 현상액 중에 녹아 나온 레지스트의 수지성분이 찌꺼기로 되는 예는 보고되어 있지 않고, 한편, 레지스트막 면에 얼룩모양의 결함(새틀라이트(satellite), 캣 포우(cat paw) 등이라고 불린다)이 발생하는 문제가 많이 보고되어 있다. 이 얼룩 모양의 결함의 발생은 레지스트막 위에 현상액이 잔류하는 것에 기인하는 것으로서, 현상공정으로부터 린스공정으로 이행하여 현상액이 순수 등의 린스액으로 치환될 때에, 기판면 내의 위치에 따라 현상액의 농도차를 나타내는 것에 의한다. 따라서, 지금까지 바람직하다고 해 온 방법, 즉, 현상공정 후에 현상액을 즉시 린스액으로 치환하는 방법 자체에 문제가 있다고 생각된다.

또한, 종래의 사고방식에서는, 기판상에서 현상액이 린스액으로 치환될 때까지의 시간이 현상시간이며, 그러한 사고방식에 근거하여 그 시간의 조정에 의해 레지스트막의 패턴 선폭의 제어가 행하여졌다. 따라서, 전자의 현상방법에서는, 린 스공정으로 이행할 때까지 레지스트막 위로 현상액을 계속 토출하고 있었다. 이때문에, 현상액의 사용량이 많아졌었다.

또한, 패들 현상에 있어서도, 기판상에서 현상액이 린스액으로 치환될 때까지의 기간 동안은 현상반응이 확실하게 진행하도록 레지스트막 위에 충분한 양의 현상액을 포함하도록 하고 있었다. 이때문에, 현상반응에 대하여 필요 이상의 양의 현상액을 사용하고 있었다.

본 발명은 이상과 같은 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 기판상의 현상액이 린스액으로 치환될 때에 기판면 내의 위치에 따라 현상액의 농도차를 나타내는 것을 없애서, 레지스트막면에 얼룩모양의 결함이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 또한, 현상액의 사용량을 줄일 수 있는 기판의 현상처리방법을 제공하는 것 및 그 방법을 바람직하게 실시할 수 있는 기판의 현상처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

청구항 1에 의한 발명은 기판의 표면에 형성된 노광 후의 레지스트막 위에 현상액을 공급하여 레지스트막을 현상처리하는 현상공정과, 기판을 수평자세로 연직축(鉛直軸) 주위로 회전시키면서, 기판 표면에 형성된 현상처리 후의 레지스트막 위로 린스액을 공급하여 린스처리하는 린스공정과, 기판을 수평자세로 연직축 주위로 회전시켜, 기판 표면에 형성된 린스처리 후의 레지스트막을 건조시키는 건조공정을 포함하는 기판의 현상처리방법에 있어서, 상기 현상공정 후에, 기판을 수평자세로 연직축 주위로 회전시켜, 기판의 표면상의 현상액을 원심력으로 비산시켜 제 거하고, 기판 표면에 간섭 줄무늬가 보이지 않은 시점에서 상기 린스공정으로 이행하는 것을 특징으로 한다.

청구항 2에 의한 발명은 청구항 1에 기재한 현상처리방법에 있어서, 상기 현상공정에 있어서, 수평자세로 파지된 정지상태의 기판 또는 저속회전하고 있는 기판에 대하여, 하단면에 슬릿형상 토출구를 갖는 슬릿노즐을, 슬릿형상 토출구와 직교하는 방향으로 직선적으로 이동시키면서, 상기 슬릿형상 토출구로부터 기판 표면의 레지스트막 위로 현상액을 토출하고, 레지스트막의 전면(全面)에 현상액을 막형태로 도포하는 것을 특징으로 한다.

청구항 3에 의한 발명은 청구항 1에 기재한 현상처리방법에 있어서, 상기 현상공정에 있어서, 기판을 수평자세로 연직축 주위로 회전시키면서, 스트레이트 노즐의 선단 토출구로부터 기판의 중심부로 현상액을 토출하고, 기판 표면의 레지스트막의 전면에 현상액을 넓혀서 현상액을 도포하고, 상기 현상공정으로부터 계속하여 기판을 회전시켜, 기판의 표면상의 현상액을 원심력으로 비산시켜 제거하는 것을 특징으로 한다.

청구항 4에 의한 발명은 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나에 기재한 현상처리방법에 있어서, 상기 현상액제거 공정에 있어서, 회전하고 있는 기판의 중심부에 건조용 기체를 공급하는 것을 특징으로 한다.

청구항 5에 의한 발명은 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나에 기재한 현상처리방법에 있어서, 상기 현상액제거 공정에 있어서, 회전하고 있는 기판의 중심부에 건조용 기체를 공급하고, 건조용 기체의 공급 위치를 기판의 중심부로부터 주 연부(周緣部)까지 주사(走査)하는 것을 특징으로 한다.

청구항 6에 의한 발명은 기판을 수평자세로 파지하는 기판파지수단과, 이 기판파지수단에 의해 파지된 기판을 연직축 주위로 회전시키는 기판회전수단과, 상기 기판파지수단에 의해 파지된 기판의 표면에 형성된 노광 후의 레지스트막 위로 현상액을 토출하는 현상액토출노즐과, 기판 표면에 형성된 현상처리 후의 레지스트막 위로 린스액을 토출하는 린스액토출노즐과를 구비한 기판의 현상처리장치에 있어서, 기판의 표면을 촬상(撮像)하여 그 촬상 데이타로부터 기판 표면에서의 간섭 줄무늬의 유무를 검출하는 간섭줄무늬검출수단과, 상기 현상액토출노즐로부터 기판 표면에 형성된 노광 후의 레지스트막 위로 현상액을 토출하여 레지스트막을 현상처리한 후에, 계속하여 기판을 회전시켜, 기판의 표면상의 현상액을 원심력으로 비산시켜 제거하고, 상기 간섭줄무늬검출수단에 의해 기판 표면에 간섭 줄무늬가 검출되지 않게 된 시점에서, 상기 린스액토출노즐로부터 기판 표면에 형성된 현상처리 후의 레지스트막 위로 린스액을 토출하여 린스처리하도록, 상기 기판회전수단, 상기 현상액토출노즐 및 상기 린스액토출노즐을 각각 제어하는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

청구항 7에 의한 발명은 청구항 6에 기재한 현상처리장치에 있어서, 상기 현상액토출노즐은 하단면에 슬릿형상 토출구를 갖고, 상기 기판파지수단에 의해 파지된 정지상태의 기판 또는 저속회전하고 있는 기판에 대하여, 상기 슬릿형상 토출구와 직교하는 방향으로 직선적으로 이동하면서, 상기 슬릿형상 토출구로부터 기판 표면의 레지스트막 위로 현상액을 토출하고, 레지스트막의 전면에 현상액을 막형태 로 도포하는 슬릿노즐인 것을 특징으로 한다.

청구항 8에 의한 발명은 청구항 6에 기재한 현상처리장치에 있어서, 상기 현상액토출노즐은 상기 기판파지수단에 의해 파지되어 상기 기판회전수단에 의해 저속으로 회전시켜지는 기판의 중심부에 선단 토출구로부터 현상액을 토출하여, 기판 표면의 레지스트막의 전면에 현상액을 넓혀 현상액을 도포하는 스트레이트 노즐인 것을 특징으로 한다.

청구항 9에 의한 발명은 청구항 6 내지 청구항 8 중 어느 하나에 기재한 현상처리장치에 있어서, 기판 표면에 형성된 현상처리 후의 레지스트막 위에 건조용 기체를 분출하는 기체분출노즐을 더 구비한 것을 특징으로 한다.

청구항 10에 의한 발명은 청구항 9에 기재한 현상처리장치에 있어서, 상기 기체분출노즐은 그 분출구로부터 기판의 표면 위로 건조용 기체를 분출하면서 분출구가 기판의 중심에 대향하는 위치로부터 기판의 주연(周緣)에 대향하는 위치까지 주사되는 것을 특징으로 한다.

청구항 1에 의한 발명의 기판의 현상처리방법에 의하면, 현상공정 후에 기판을 회전시킴으로써, 기판의 표면상의 현상액이 원심력으로 비산하여 제거된다. 그리고, 기판 표면에 간섭 줄무늬가 보이지 않은 시점, 즉, 기판 표면의 레지스트막 위에 잔류하는 현상액이 적어지고, 레지스트막 상의 현상액이 균일한 막두께가 얇은 막형태로 된 시점, 혹은 레지스트막 위에 현상액이 존재하지 않게 된 시점에서 린스공정으로 이행한다. 따라서, 레지스트막 위에 잔류하는 현상액이 적어지고, 혹은 레지스트막 위에 현상액이 존재하지 않게 된 상태에 있어서, 기판 표면의 레지스트막 위에 린스액을 공급하여 린스처리되므로, 레지스트막 상의 현상액이 신속하게 린스액으로 치환하는 것으로 된다. 이때문에, 기판면 내의 위치에 따라 현상액의 농도차를 나타내는 시간 및 영역이 매우 작아지고, 혹은 린스처리를 시작하는 시점에서 레지스트막 위에 현상액이 없어짐으로써, 기판면 내의 위치에 따라 현상액의 농도차를 나타내는 것 자체가 일어나지 않는다. 이 결과, 레지스트막 위에 현상액이 잔류하는 것에 기인하여 레지스트막면에 얼룩모양의 결함이 발생하는 것이 억제되거나 혹은 없어진다.

한편, 기판 표면의 레지스트막 위에 잔류하는 현상액이 적어져도, 레지스트막 위에 현상액이 존재함으로써, 린스처리가 행하여질 때까지는 현상반응이 여전히 진행하고, 또한, 레지스트막 위에 현상액이 없어져도, 레지스트막의 내부에 현상액이 존재하는 한, 린스처리가 행하여질 때까지 현상반응은 여전히 진행한다. 따라서, 전자의 현상방법에 있어서는 기판 표면의 레지스트막 위로의 현상액의 공급을 정지한 후에 기판을 회전시키고 있는 기간도, 현상반응은 여전히 진행하므로, 종래와 같이 기판 표면의 레지스트막 위로 현상액을 계속하여 공급하지 않아도, 린스공정으로의 이행 시기를 조정함으로써, 레지스트막의 패턴 선폭의 제어가 가능하게 된다. 또한, 패들 현상에 있어서는, 레지스트막 위에 필요 이상의 양의 현상액을 도포하지 않아도 현상반응은 진행하므로, 린스공정으로의 이행 시기를 조정함으로써, 레지스트막의 패턴 선폭의 제어가 가능하게 된다.

따라서, 청구항 1에 의한 발명의 기판의 현상처리방법에 의하면, 기판 표면 의 레지스트막면에 얼룩모양의 결함이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 또한, 현상액의 사용량을 줄일 수 있다.

청구항 2에 의한 발명의 현상처리방법에서는, 소위 패들 현상을 행하는 경우에 있어서, 현상공정 후에 정지상태의 기판 또는 저속회전하고 있는 기판을 회전시키고 또는 더 고속으로 회전시킴으로써, 청구항 1에 의한 발명의 상기 작용 효과가 발휘된다.

청구항 3에 의한 발명의 현상처리방법에서는, 스트레이트 노즐의 선단 토출구로부터 기판의 중심부로 현상액을 토출하여 현상을 행하는 경우에 있어서, 현상공정으로부터 계속하여 기판을 회전시킴으로써, 청구항 1에 의한 발명의 상기 작용 효과가 발휘된다.

청구항 4에 의한 발명의 현상처리방법에서는, 회전하고 있는 기판의 중심부에 건조용 기체가 공급됨으로써, 기판의 중심부에서의 현상액의 막두께가 얇아진다. 이때문에, 현상공정 후에 기판을 회전시켜 기판의 표면상으로부터 현상액을 제거하는 시간을 짧게 하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 청구항 4에 의한 발명의 현상처리방법에서는, 현상공정으로부터 건조공정까지의 일련의 처리에 필요로 하는 시간을 단축화할 수 있다.

청구항 5에 의한 발명의 현상처리방법에서는, 회전하고 있는 기판의 중심부에 건조용 기체가 공급됨으로써, 기판의 중심부에서의 현상액의 막두께가 얇아지고, 또한, 건조용 기체의 공급 위치가 기판의 중심부로부터 주연부까지 주사됨으로써, 기판의 중심부로부터 주연부로 향하여 점차 현상액의 막두께가 얇아진다. 이 때문에, 현상공정 후에 기판을 회전시켜 기판의 표면상으로부터 현상액을 제거하는 시간을 짧게 하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 청구항 5에 의한 발명의 현상처리방법에서는, 현상공정으로부터 건조공정까지의 일련의 처리에 필요로 하는 시간을 단축화할 수 있다.

청구항 6에 의한 발명의 기판의 현상처리장치를 사용하면, 현상액토출노즐로부터 기판 표면의 레지스트막 위로 현상액이 토출되어 레지스트막이 현상처리된 후에, 기판회전수단에 의해 기판이 회전시켜짐으로써, 기판의 표면상의 현상액이 원심력으로 비산하여 제거된다. 그리고, 간섭줄무늬검출수단에 의해 기판 표면에 간섭 줄무늬가 검출되지 않게 된 시점, 즉, 기판 표면의 레지스트막 위에 잔류하는 현상액이 적어지고, 레지스트막상의 현상액이 균일한 막두께가 얇은 막형태로 된 시점, 혹은 레지스트막 위에 현상액이 존재하지 않게 된 시점에서, 린스액토출노즐로부터 기판 표면의 레지스트막 위로 린스액이 공급되어 린스처리된다. 따라서, 레지스트막 위에 잔류하는 현상액이 적어지고, 혹은 레지스트막 위로 현상액이 존재하지 않게 된 상태에 있어서, 레지스트막 위로 린스액이 공급되므로, 레지스트막상의 현상액이 신속하게 린스액으로 치환하는 것으로 된다. 이때문에, 기판면 내의 위치에 따라 현상액의 농도차를 나타내는 시간 및 영역이 매우 작아지고, 혹은 린스처리를 시작하는 시점에서 레지스트막 위에 현상액이 없어짐으로써, 기판면 내의 위치에 따라 현상액의 농도차를 나타내는 것 자체가 일어나지 않는다. 이 결과, 레지스트막 위에 현상액이 잔류하는 것에 기인하여 레지스트막면에 얼룩모양의 결함이 발생하는 것이 억제되거나 혹은 없어진다.

한편, 현상처리 후에 있어서 기판회전수단에 의해 기판이 회전시켜져, 기판 표면의 레지스트막 위에 잔류하는 현상액이 적어져도, 레지스트막 위에 현상액이 존재함으로써, 린스처리가 행하여질 때까지는 현상반응이 여전히 진행하고, 또한, 레지스트막 위에 현상액이 없어져도, 레지스트막의 내부에 현상액이 존재하는 한, 린스처리가 행하여질 때까지 현상반응은 여전히 진행한다. 따라서, 스트레이트 노즐의 선단 토출구로부터 기판의 중심부로 현상액을 토출하여 현상을 행하는 방법에 있어서는 기판 표면의 레지스트막 위에의 현상액의 공급을 정지한 후에 기판을 회전시켜 있는 기간도, 현상반응은 여전히 진행하므로, 현상액토출노즐로부터 기판 표면의 레지스트막 위로 현상액을 계속하여 공급하지 않아도, 린스액토출노즐로부터 기판 표면의 레지스트막 위로 린스액을 공급하는 시기를 조정함으로써, 레지스트막의 패턴 선폭의 제어가 가능하게 된다. 또한, 패들 현상에 있어서는 레지스터 스트라이크 막 위에 필요 이상의 양의 현상액을 덮지 않아도 현상반응은 진행하므로, 린스액토출노즐로부터 기판 표면의 레지스트막 위로 린스액을 공급하는 시기를 조정함으로써, 레지스트막의 패턴 선폭의 제어가 가능하게 된다.

따라서, 청구항 6에 의한 발명의 기판의 현상처리장치를 사용하면, 청구항 1에 의한 발명의 현상처리방법을 바람직하게 실시하고, 기판 표면의 레지스트막면에 얼룩모양의 결함이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 또한, 현상액의 사용량을 줄일 수 있다.

청구항 7에 의한 발명의 현상처리장치에서는, 소위 패들 현상을 행하는 경우에 있어서, 현상공정 후에 기판회전수단에 의해 정지상태의 기판 또는 저속회전하 고 있는 기판을 회전시키고 또는 더 고속으로 회전시킴으로써, 청구항 6에 의한 발명의 상기 작용 효과가 발휘된다

청구항 8에 의한 발명의 현상처리장치에서는, 스트레이트 노즐의 선단 토출구로부터 기판의 중심부로 현상액을 토출하여 현상을 행하는 경우에 있어서, 현상공정으로부터 계속되어 기판회전수단에 의해 기판을 회전시킴으로써, 청구항 6에 의한 발명의 상기 작용 효과가 발휘된다.

청구항 9에 의한 발명의 현상처리장치에서는, 기체분출노즐로부터 회전하고 있는 기판의 중심부에 건조용 기체가 공급됨으로써, 기판의 중심부에서의 현상액의 막두께가 얇아진다. 이때문에, 현상처리 후에 기판회전수단에 의해 기판을 회전시켜 기판의 표면상으로부터 현상액을 제거하는 시간을 짧게 하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 청구항 9에 의한 발명의 현상처리장치에서는 현상공정으로부터 건조공정까지의 일련의 처리에 필요로 하는 시간을 단축화할 수 있다.

청구항 10에 의한 발명의 현상처리장치에서는, 기체분출노즐로부터 회전하고 있는 기판의 중심부에 건조용 기체가 공급됨으로써, 기판의 중심부에서의 현상액의 막두께가 얇아지고, 또한, 기체분출노즐의 분출구로부터 기판의 표면 위로 건조용 기체를 분출하면서, 그 분출구가 기판의 중심에 대향하는 위치로부터 기판의 주연에 대향하는 위치까지 주사됨으로써, 기판의 중심부로부터 주연부로 향하여 점차 현상액의 막두께가 얇아진다. 이때문에, 현상처리 후에 기판회전수단에 의해 기판을 회전시켜 기판의 표면상으로부터 현상액을 제거하는 시간을 짧게 하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 청구항 10에 의한 발명의 현상처리장치에서는, 현상공정으 로부터 건조공정까지의 일련의 처리에 필요로 하는 시간을 단축화할 수 있다.

이하, 본 발명의 최선의 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1 내지 도 3은 본 발명에 의한 기판의 현상처리방법을 실시하기 위하여 사용되는 현상처리장치의 구성의 일례를 나타내고, 도 1은 현상처리장치의 개략구성을 나타내는 종단면도이고, 도 2는 그 평면도이며, 도 3은 그 제어계의 일부를 나타내는 블록도이다.

이 현상처리장치는 기판(W)을 수평자세로 파지하는 스핀척(spin chuck)(10), 상단부에 스핀척(10)이 고착되어 연직으로 지지된 회전지축(回轉支軸)(12), 및 회전지축(12)에 회전축이 연결되어 스핀척(10) 및 회전지축(12)을 연직축 주위로 회전시키는 회전모터(14)를 구비하고 있다. 스핀척(10)의 주위에는, 스핀척(10) 위의 기판(W)을 둘러싸도록 원형의 컵(cup)(16)이 배치되어 있다. 컵(16)은 도시하지 않은 지지기구에 의해 상하 방향으로 왕복 이동가능하게 지지되어 있고, 컵(16)의 저부(底部)에는, 배액관(排液管)(18)이 연통 접속되어 있다.

컵(16)의 근방에는, 선단의 토출구로부터 현상액을 기판(W) 위로 토출하는 스트레이트 노즐로 이루어지는 현상액토출노즐(20)이 배치되어 있다. 현상액토출노즐(20)은 현상액공급관(22)을 통하여 현상액공급원에 유로(流路) 접속되어 있고, 현상액공급관(22)에 펌프(24), 필터(26) 및 개폐제어밸브(28)가 개재되어 있다. 현상액토출노즐(20)은 수평면 내에서 회동가능하게 노즐파지부(30)에 파지되어 있고, 회전구동기구(32)에 의해 수평면 내에서 회동시켜진다. 그리고, 현상액토출노 즐(20)은 도 2 중에 화살표 a로 표시되는 바와 같이, 컵(16)으로부터 외측으로 벗어난 이점쇄선으로 나타내는 대기위치와 토출구가 기판(W)의 중심부 바로 위에 배치되는 실선으로 나타내는 토출위치와의 사이에서 왕복 이동하도록 한 구성으로 되어 있고, 실선으로 표시하는 바와 같이 토출구가 기판(W)의 중심부 바로 위에 배치된 상태에서, 선단 토출구로부터 기판(W)의 표면 중심부로 현상액을 토출한다.

또한, 컵(16)의 근방에는, 선단의 토출구로부터 린스액, 예를 들면 순수를 기판(W) 위로 토출하는 순수토출노즐(34)이 배치되어 있다. 순수토출노즐(34)은 순수공급관(36)을 통하여 순수공급원에 유로 접속되어 있고, 순수공급관(36)에 펌프(38), 필터(40) 및 개폐제어밸브(42)가 개재되어 있다. 순수토출노즐(34)은 수평면 내에서 회동가능하게 노즐파지부(44)에 파지되어 있고, 회전구동기구(46)에 의해 수평면 내에서 회동시켜진다. 그리고, 순수토출노즐(34)은 도 2 중에 화살표 b로 표시되는 바와 같이 컵(16)으로부터 외측으로 벗어난 실선으로 표시하는 대기위치와 토출구가 기판(W)의 중심부 바로 위에 배치되는 이점쇄선으로 표시하는 토출위치와의 사이에서 왕복 이동하도록 한 구성으로 되어 있고, 이점쇄선으로 표시하는 바와 같이 토출구가 기판(W)의 중심부 바로 위에 배치된 상태에서, 선단 토출구로부터 기판(W)의 표면 중심부로 순수를 토출한다.

또한, 이 현상처리장치는 개폐제어밸브(28, 42)의 개폐 동작을 각각 제어하고, 또한, 현상액토출노즐(20) 및 순수토출노즐(34)의 각 회전구동기구(32, 46)를 각각 제어하고, 또한, 회전모터(14)의 드라이버(driver)(48)를 제어하여 회전모터(14)의 회전수, 그에 따라 기판(W)의 회전속도를 조절하는 제어장치(50)를 구비 하고 있다. 또한, 이 현상처리장치는 도 3에 도시하는 바와 같이 기판(W)의 표면을 촬상하는 CCD카메라(52) 및 CCD카메라(52)로 촬상된 화상으로부터 소요의 파장성분의 단색광을 꺼내서 명암(광의 강도)만을 나타내는 화상 데이타로 변환하는 모노크로메이터(monochromator)(54)를 구비하고 있다. 모노크로메이터(54)는 CPU(56)에 접속되어 있고, CPU(56)에 메모리(memory)(58)가 접속되어 있다. 또한, CPU(56)는 상기 제어장치(50)에 접속되어 있다. 메모리(58)에는, 기판(W)의 표면에 간섭 줄무늬가 있는지 없는지를 판정하기 위한 한계값이 기억되어 있다. CPU(56)에 있어서는, 모노크로메이터(54)로부터 보내져 온 광의 강도 데이타와 메모리(58)로부터 읽어 내진 한계값이 비교되어, 기판(W)의 표면에 간섭 줄무늬가 없다고 판정되었을 때에, CPU(56)로부터 제어장치(50)로 신호가 보내진다. 더 구체적으로 말하면, 기판(W)의 표면상의 각 위치에서의 광 강도의 변동 폭(분포)이 소정범위내로 된 시점, 혹은 기판(W)의 표면상의 모든 위치에서의 광 강도의 값이 미리 설정된 기준값 이내로 된 시점에서, CPU(56)로부터 제어장치(50)로 신호가 보내진다. 그리고, 제어장치(50)로부터 출력되는 제어신호에 의해, 순수토출노즐(34)의 회전구동기구(46), 순수공급관(36)에 마련된 개폐제어밸브(42) 등의 동작이 제어된다.

다음에, 도 1 내지 도 3에 도시한 현상처리장치에 의한 처리동작의 일례에 대하여 설명한다.

표면에 노광 후의 레지스트막이 형성된 기판(W)이 스핀척(10)에 파지되면, 현상액토출노즐(20)을 회동시켜, 현상액토출노즐(20)의 선단 토출구를 기판(W)의 중심부 바로 위의 위치로 이동시킨다. 그리고, 기판(W)을 저속, 예를 들면 500rpm∼1000rpm의 회전속도로 회전시키면서, 현상액토출노즐(20)의 선단 토출구로부터 현상액을 기판(W)의 중심부로 토출하여 공급한다. 기판(W) 위에 공급된 현상액은 기판(W)의 전면에 퍼지고, 레지스트막의 표면 전체를 덮도록 레지스트막 위에 도포된다. 소정시간 경과 후, 예를 들면 5초∼10초 경과 후에, 기판(W) 상으로의 현상액의 공급을 정지하고, 현상액토출노즐(20)을 도 2 중에 이점쇄선으로 표시하는 원래의 대기위치로 회동시켜 되돌린다. 한편, 기판(W) 상으로의 현상액의 공급을 정지한 후도, 기판(W)의 회전을 계속하고, 예를 들면 300rpm∼1000rpm의 회전속도로 기판(W)을 계속 회전시킨다. 이때, 기판(W) 상으로의 현상액의 공급을 정지한 직후에, 기판(W)을 단시간, 예를 들면 1초간만 고속, 예를 들면 2000rpm∼3000rpm의 회전속도로 회전시키고, 그 후에 저속, 예를 들면 300rpm∼500rpm의 회전속도로 바꾸도록 하여도 좋다. 한편, 기판(W)을 회전시키고 있는 기간 동안은 컵(16)을 상승시켜 둔다.

기판(W) 상으로의 현상액의 공급이 정지되어 현상공정이 종료한 후, 현상공정으로부터 계속하여 기판(W)이 회전시켜짐으로써, 기판(W)의 표면상의 현상액이 원심력으로 비산하여 제거된다. 그리고, 기판(W)의 표면에 간섭 줄무늬가 보이지 않은 시점, 즉, 상기한 바와 같이 CCD카메라(52), 모노크로메이터(54), CPU(56) 및 메모리(58)로 이루어지는 간섭줄무늬검출기구에 의해 기판(W)의 표면에 간섭 줄무늬가 검출되지 않게 된 시점에서, 기판(W)의 회전을 더 계속하면서, 순수토출노즐(34)을 회동시켜, 순수토출노즐(34)의 선단 토출구를 기판(W)의 중심부 바로 위 의 위치로 이동시킨다. 그리고, 기판(W)을 회전시키면서, 순수토출노즐(34)의 선단 토출구로부터 순수를 기판(W)의 중심부로 토출하여 공급한다. 이 린스공정으로 이행하는 시점에서는, 기판(W)의 표면의 레지스트막 위에 잔류하는 현상액이 적어져, 레지스트막 상의 현상액이 균일한 막두께가 얇은 막형태로 되어 있고, 혹은 레지스트막 위에 현상액이 존재하지 않게 되어 있다. 린스처리는 예를 들면 1000rpm의 회전속도로 기판(W)을 회전시키면서, 10초∼15초 정도 행한다. 이때, 린스처리의 시작 직후에 일순간만 기판(W)을 고속으로 회전시켜, 그 후에 감속하도록 하여도 좋다. 이렇게 함으로써, 레지스트막 안으로부터의 불순물의 유출이 촉진된다. 린스공정이 종료하면, 기판(W) 상으로의 순수의 공급을 정지하고, 순수토출노즐(34)을 도 2 중에 실선으로 표시하는 원래의 대기위치로 회동시켜 되돌려, 기판(W)의 회전속도를 고속으로 바꾸고, 기판(W)을 스핀 드라이로 건조처리한다. 이때, 컵(16)을 상승시켜 둔다. 기판(W)의 건조처리가 종료하면, 기판(W)은 스핀척(10) 위로부터 제거되어 장치 안으로부터 반출된다.

상기한 바와 같이, 기판(W)의 표면에 간섭 줄무늬가 검출되지 않게 되어, 기판(W)의 표면의 레지스트막 위에 잔류하는 현상액이 적어지고, 혹은 레지스트막 위로 현상액이 존재하지 않게 된 상태에 있어서, 기판(W)의 표면의 레지스트막 위로 순수가 공급되어 린스처리되므로, 레지스트막 상의 현상액이 신속하게 순수로 치환되는 것으로 된다. 이 때문에, 기판면 내의 위치에 따라 현상액의 농도차를 나타내는 시간 및 영역이 매우 작아지고, 혹은 린스처리를 시작하는 시점에서 레지스트막 위에 현상액이 없어짐으로써, 기판면 내의 위치에 따라 현상액의 농도차를 나타 내는 것 자체가 일어나지 않는다. 이 결과, 레지스트막 위에 현상액이 잔류하는 것에 기인하여 레지스트막면에 얼룩모양의 결함이 발생하는 것이 방지된다.

한편, 기판(W)의 표면의 레지스트막 위에 잔류하는 현상액이 적어져도, 레지스트막 위에 현상액이 존재함으로써, 레지스트막 위에 순수가 공급되어 린스처리가 행하여질 때까지는 현상반응이 여전히 진행하고, 또한, 레지스트막 위에 현상액이 없어져도, 레지스트막의 내부에 현상액이 존재하는 한, 린스처리가 행하여질 때까지 현상반응은 여전히 진행한다. 따라서, 현상공정 후에 기판(W)을 회전시키고 있는 기간도, 현상반응은 여전히 진행하므로, 종래와 같이 레지스트막 위에 현상액을 계속하여 공급하지 않아도, 린스공정으로의 이행 시기를 조정함으로써, 레지스트막의 패턴 선폭을 제어하는 것이 가능하게 된다

도 9는 현상공정 후에 계속하여 기판을 회전시켜 현상액을 제거하였을 때에, 린스공정으로 이행할 때까지의 기판의 회전시간을 바꾼 경우에서의 결함수(欠陷數)의 변화를 나타낸 그래프도이다. 시험조건은 현상처리시의 기판의 회전속도: 300rpm∼500rpm, 현상처리 후의 기판의 회전속도: 300rpm∼500rpm, 린스액(순수）의 토출시간: 10초, 린스처리시의 기판의 회전속도: 1000rpm, 스핀 드라이에 의한 기판의 건조 시간: 10초, 건조처리시의 기판의 회전속도: 4000rpm으로 하였다. 도 9에 나타낸 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 현상처리 후, 기판을 회전시켜 현상액을 제거하지 않고 린스처리하였을 때의 결함수가 수만 개이었던 것에 대하여, 현상처리 후에 기판을 60초∼120초간 회전시켰을 때는 결함수가 격감(350개∼660개) 하였다. 한편, 현상처리 후에 기판을 회전시키는 시간을 너무 길게하면, 기판을 적당한 시간만큼 회전시켰을 때에 비교하여 오히려 결함수가 증가한다. 현상처리 후에 기판을 60초∼120초간 회전시킨 시점은 기판 표면에 간섭 줄무늬가 보이지 않아게 되는 시점에 대응한다. 따라서, 기판 표면에 간섭 줄무늬가 보이지 않은 시점에서 린스공정으로 이행함으로써, 결함수를 대폭 감소시킬 수 있다.

한편, 상기한 실시형태에서는, 현상공정에 있어서, 현상액토출노즐(20)의 선단 토출구를 기판(W)의 중심부 바로 위의 위치로 이동시켜 정지시키고, 현상액토출노즐(20)의 선단 토출구로부터 현상액을 기판(W)의 중심부로 토출하여 공급하도록 하였지만, 현상액토출노즐(20)의 토출구로부터 기판(W)의 표면 위로 현상액을 토출하면서, 현상액토출노즐(20)을, 그 토출구가 기판(W)의 중심에 대향하는 위치로부터 기판(W)의 주연에 대향하는 위치까지 주사하도록 하여도 좋다. 이러한 처리조작을 행함으로써, 기판(W)의 중심부로부터 주연부로 향하여 점차 현상액의 막두께가 얇아진다. 이 때문에, 현상공정 후에 기판(W)을 회전시켜 기판(W)의 표면상으로부터 현상액을 제거하는 시간을 짧게 하는 것이 가능하게 되어, 현상공정으로부터 건조공정까지의 일련의 처리에 필요로 하는 시간을 단축화할 수 있다. 또한, 현상액토출노즐(20)의 토출구로부터 기판(W)의 표면 위로 현상액을 토출하면서, 현상액토출노즐(20)을, 그 토출구가 기판(W)의 주연에 대향하는 위치로부터 기판(W)의 중심에 대향하는 위치까지 주사한 후에 기판(W)의 중심에 대향하는 위치로부터 기판(W)의 주연에 대향하는 원래의 위치까지 주사하도록 하여도 좋고, 마찬가지로 현상액토출노즐(20)의 토출구로부터 기판(W)의 표면 위로 현상액을 토출하면서, 현상액토출노즐(20)을, 그 토출구가 기판(W)의 주연에 대향하는 위치로부터 기판(W) 의 중심에 대향하는 위치를 통과하여 기판(W)의 주연에 대향하는 위치까지 주사하도록 하여도 좋다. 또한, 기판의 회전속도는 각 공정마다 변경하여도 좋고, 하나의 공정 내에서 가변으로 하여도 좋다.

다음에, 도 4 및 도 5는 본 발명에 의한 기판의 현상처리방법을 실시하기 위하여 사용되는 현상처리장치의 다른 구성 예를 나타내고, 도 4는 현상처리장치의 개략 구성을 나타내는 종단면도이며, 도 5는 그 평면도이다. 도 4 및 도 5에 있어서, 도 1 및 도 2에 사용한 부호와 동일한 부호를 붙이고 구성요소·부재는 도 1 및 도 2에 의해 설명한 상기 구성요소·부재와 동일한 기능·동작을 갖는 것이며, 그들에 관한 설명은 생략한다.

이 현상처리장치는 컵(16)의 근방에, 선단의 토출구로부터 현상액을 기판(W) 위로 토출하는 스트레이트 노즐로 이루어지는 현상액토출노즐(60) 및 선단의 토출구로부터 린스액, 예를 들면 순수를 기판(W) 위로 토출하는 순수토출노즐(62)(도 4에는, 도시하지 않음)이 배치되어 있다. 현상액토출노즐(60)은 현상액공급관(64)을 통하여 현상액공급원에 유로 접속되어 있고, 현상액공급관(64)에 펌프(66), 필터(68) 및 개폐제어밸브(70)가 개재되어 있다. 또한, 순수토출노즐(62)은 도시하지 않고 있지만, 순수공급관을 통하여 순수공급원에 유로 접속되어 있고, 순수공급관에 펌프, 필터 및 개폐제어밸브가 개재되어 있다(도 1 참조). 현상액토출노즐(60) 및 순수토출노즐(62)은 수평면 내에서 회동가능하게 공통의 노즐파지부(72)에 파지되어 있고, 회전구동기구(74)에 의해 수평면 내에서 회동시켜진다. 그리고, 현상액토출노즐(60)은 선단의 토출구로부터 기판(W)의 표면에 현상액을 토출 시키면서, 도 5 중에 화살표 c로 표시되는 바와 같이 토출구가 기판(W)의 중심에 대향하는 위치로부터 기판(W)의 주연에 대향하는 위치까지 주사된다. 또한, 현상액토출노즐(60) 및 순수토출노즐(62)은 이점쇄선으로 표시하는 바와 같이 컵(16)으로부터 외측으로 벗어난 대기위치로 되돌려진다.

또한, 컵(16)의 근방에는, 선단의 분출구로부터 건조용 기체, 예를 들면 질소가스를 기판(W) 위로 분출하는 가스분출노즐(76)이 배치되어 있다. 가스분출노즐(76)은 가스공급관(78)을 통하여 질소가스 공급원에 유로 접속되어 있고, 가스공급관(78)에 개폐제어밸브(80)가 개재되어 있다. 가스분출노즐(76)은 수평면 내에서 회동가능하게 노즐파지부(82)에 파지되어 있고, 회전구동기구(84)에 의해 수평면 내에서 회동시켜진다. 그리고, 가스분출노즐(76)은 선단의 분출구로부터 기판(W)의 표면에 질소가스를 분출시키면서, 도 5 중에 화살표 d로 표시되는 바와 같이 분출구가 기판(W)의 중심에 대향하는 위치로부터 기판(W)의 주연에 대향하는 위치까지 주사된다. 또한, 가스분출노즐(76)은 이점쇄선으로 표시하는 바와 같이 컵(16)로부터 외측으로 벗어난 대기위치와 실선으로 표시하는 바와 같이 분출구가 기판(W)의 중심부 바로 위에 배치되는 위치와의 사이에서 왕복 이동하도록 한 구성으로 되어 있다.

또한, 이 현상처리장치는 각 개폐제어밸브(70, 80)의 개폐 동작을 각각 제어하고, 현상액토출노즐(60) 및 순수토출노즐(62)의 회전구동기구(74) 및 가스분출노즐(76)의 회전구동기구(84)를 각각 제어하며, 또한, 회전모터(14)의 드라이버(48)를 제어하여 회전모터(14)의 회전수, 그에 따라 기판(W)의 회전속도를 조절하는 제 어장치(86)를 구비하고 있다. 또한, 이 현상처리장치는 도시하지 않고 있지만, 도 1 내지 도 3에 도시한 장치와 마찬가지로, 기판(W)의 표면을 촬상하는 CCD카메라, CCD카메라로 촬상된 화상으로부터 소요의 파장성분의 단색광을 꺼내서 광의 강도를 나타내는 화상 데이타로 변환하는 모노크로메이터를 구비하고 있고, 모노크로메이터는 CPU에 접속되며, CPU에 메모리가 접속되어 있다(도 3 참조). 그리고, CPU는 제어장치(86)에 접속되어 있고, CPU에 있어서, 모노크로메이터로부터 보내져 온 광의 강도 데이타와 메모리로부터 읽어낸 한계값이 비교되어, 기판(W)의 표면에 간섭 줄무늬가 없었다고 판정되었을 때에, CPU로부터 제어장치(86)로 신호가 보내져, 제어장치(86)로부터 출력되는 제어신호에 의해, 순수토출노즐(62)(및 현상액토출노즐(60))의 회전구동기구(72), 순수공급관에 마련된 개폐제어밸브 등의 동작이 제어된다.

다음에, 도 4 및 도 5에 도시한 현상처리장치에 의한 처리동작의 일례에 대하여 설명한다.

표면에 노광 후의 레지스트막이 형성된 기판(W)이 스핀척(10)에 파지되면, 현상액토출노즐(60)(및 순수토출노즐(62))을 회동시켜, 현상액토출노즐(60)의 선단 토출구를 기판(W)의 중심부 바로 위의 위치로 이동시킨다. 그리고, 기판(W)을 저속, 예를 들면 500rpm∼1000rpm의 회전속도로 회전시키고, 현상액토출노즐(60)의 선단 토출구로부터 현상액을 기판(W)의 표면 위로 토출하면서, 현상액토출노즐(60)을, 그 토출구가 기판(W)의 중심에 대향하는 위치로부터 기판(W)의 주연에 대향하는 위치까지 주사한다. 그리고, 현상액토출노즐(60)의 토출구가 기판(W)의 주연에 대향하는 위치에 도달하면, 기판(W) 상으로의 현상액의 공급을 정지하고, 현상액토출노즐(60)(및 순수토출노즐(62))을 도 5 중에 이점쇄선으로 표시하는 원래의 대기위치로 회동시켜 되돌린다.

한편, 기판(W) 상으로의 현상액의 공급을 정지한 후도, 도 1 내지 도 3에 도시한 상기 장치와 마찬가지로 하여 기판(W)의 회전을 계속한다. 이 동작에 의해, 기판(W)의 표면상의 현상액이 원심력으로 비산하여 제거된다. 또한, 가스분출노즐(76)을 회동시켜, 가스분출노즐(76)의 분출구를 기판(W)의 중심부 바로 위의 위치로 이동시킨다. 그리고, 가스분출노즐(76)의 분출구로부터 질소가스를 기판(W) 위로 분출시키면서, 가스분출노즐(76)을, 그 분출구가 기판(W)의 중심에 대향하는 위치로부터 기판(W)의 주연에 대향하는 위치까지 주사한다. 이렇게, 가스분출노즐(76)의 분출구로부터 기판(W)의 표면 위로 질소가스를 분출하면서, 그 분출구가 기판(W)의 중심에 대향하는 위치로부터 기판(W)의 주연에 대향하는 위치까지 주사됨으로써, 기판(W)의 중심부로부터 주연로를 향하여 점차 레지스트막 상의 현상액의 막두께가 얇아진다. 이 때문에, 레지스트막 위로부터 현상액이 제거되는 시간이 더 짧아진다. 그리고, 가스분출노즐(76)의 분출구가 기판(W)의 주연에 대향하는 위치에 도달하면, 가스분출노즐(76)로부터 기판(W) 상으로의 질소가스의 공급을 정지하고, 가스분출노즐(76)을 도 5 중에 이점쇄선으로 표시하는 원래의 대기위치로 회동시켜 되돌린다.

기판(W) 상으로의 현상액의 공급이 정지되어 현상공정이 종료한 후, 현상공정으로부터 계속하여 기판(W)이 회전시켜짐으로써, 기판(W)의 표면상의 현상액이 원심력으로 비산하여 제거된다. 그리고, 기판(W)의 표면에 간섭 줄무늬가 보이지 않은 시점, 즉, CCD카메라, 모노크로메이터, CPU 및 메모리로 이루어지는 간섭 줄무늬검출기구에 의해 기판(W)의 표면에 간섭 줄무늬가 검출되지 않게 된 시점에서, 기판(W)의 회전을 더 계속하면서, 예를 들면 1000rpm의 회전속도로 기판(W)을 회전시키면서, 순수토출노즐(62)(및 현상액토출노즐(60))을 회동시키고, 순수토출노즐(62)의 선단 토출구를 기판(W)의 중심부 바로 위의 위치로 이동시켜, 순수토출노즐(62)의 선단 토출구로부터 순수를 기판(W)의 중심부로 토출하여 공급한다. 린스공정이 종료하면, 기판(W) 상으로의 순수의 공급을 정지하고, 순수토출노즐(62)(및 현상액토출노즐(60))을 도 5 중에 이점쇄선으로 표시하는 원래의 대기위치로 회동시켜 되돌리고, 기판(W)의 회전속도를 고속으로 바꿔, 기판(W)을 스핀 드라이로 건조처리한다. 이때, 컵(16)을 상승시켜 둔다. 기판(W)의 건조처리가 종료하면, 기판(W)은 스핀척(10) 위로부터 제거되어 장치 안으로부터 반출된다.

도 4 및 도 5에 도시한 현상처리장치에 있어서도, 기판(W)의 표면의 레지스트막 위에 잔류하는 현상액이 적어지고, 혹은 레지스트막 위로 현상액이 존재하지 않게 된 상태에 있어서, 기판(W)의 표면의 레지스트막 위로 순수가 공급되어 린스처리되므로, 도 1 내지 도 3에 도시한 장치와 마찬가지로, 레지스트막 위에 현상액이 잔류하는 것에 기인하여 레지스트막면에 얼룩모양의 결함이 발생하는 것이 방지된다. 또한, 레지스트막 위에 현상액을 계속하여 공급하지 않아도, 린스공정으로의 이행 시기를 조정함으로써, 레지스트막의 패턴 선폭을 제어하는 것이 가능하게 된다. 또한, 도 4 및 도 5에 도시한 현상처리장치에서는, 현상처리 후에 기판(W) 을 회전시켜 레지스트막 위로부터 현상액을 제거하는 시간을 더 짧게 할 수 있으므로, 스루풋(throughput)이 향상하는 것으로 된다.

한편, 상기한 실시형태에서는, 현상공정에 있어서, 현상액토출노즐(60)의 토출구로부터 기판(W)의 표면 위로 현상액을 토출하면서, 현상액토출노즐(60)을, 그 토출구가 기판(W)의 중심에 대향하는 위치로부터 기판(W)의 주연에 대향하는 위치까지 주사하도록 하였지만, 현상액토출노즐(60)의 선단 토출구를 기판(W)의 중심부 바로 위의 위치로 이동시켜 정지시켜, 현상액토출노즐(60)의 선단 토출구로부터 현상액을 기판(W)의 중심부로 토출하여 공급하도록 하여도 좋다. 또한, 가스분출노즐(76)의 분출구로부터 기판(W)의 표면 위로 질소가스를 분출하면서, 가스분출노즐(76)을, 그 분출구가 기판(W)의 중심에 대향하는 위치로부터 기판(W)의 주연에 대향하는 위치까지 주사하도록 하였지만, 가스분출노즐(76)의 분출구를 기판(W)의 중심부 바로 위의 위치로 이동시켜 정지시켜, 가스분출노즐(76)의 분출구로부터 질소가스를 기판(W)의 중심부에 일순간만 분출하고 혹은 계속하여 분출하도록 하여도 좋다. 또한, 가스분출노즐(76)로부터 기판(W)의 표면 위로의 질소가스의 분출을 시작하는 시기는 현상액토출노즐(60)의 토출구가 기판(W)의 주연에 대향하는 위치에 도달하여 기판(W) 상으로의 현상액의 공급을 정지하기 전이어도 좋다. 또한, 현상액토출노즐(60)이나 가스분출노즐(76)의 주사속도는 일정하게 하여도 좋고, 가변으로 하여도 좋고, 예를 들면, 현상액토출노즐(60)의 속도를, 기판의 중심위치로부터 주변위치까지 이동하는데에 따라 점차 저하시키고 혹은 단계적으로 저하시키도록 하여도 좋다.

다음에, 도 6 내지 도 8은 본 발명에 의한 기판의 현상처리방법을 실시하기 위하여 사용되는 현상처리장치의 또 다른 구성을 나타내고, 도 6은 현상처리장치의 개략 구성을 내보이는 평면도이고, 도 7은 도 6의 VII-VII 화살표 방향에서 본 단면도이며, 도 8은 도 6의 VIII-VIII 화살표 방향에서 본 단면도이다.

이 현상처리장치는 기판(W)의 현상처리가 행하여지는 장치 중앙부에, 기판(W)을 수평자세로 파지하는 스핀척(90), 상단부에 스핀척(90)이 고착되어 연직으로 지지된 회전지축(92), 및 회전지축(92)에 회전축이 연결되어 스핀척(90) 및 회전지축(92)을 연직축 주위로 회전시키는 회전모터(94)가 배치되어 있다. 스핀척(90)의 주위에는, 스핀척(90) 위의 기판(W)을 둘러싸도록 원형의 내측컵(96)이 배치되어 있고, 내측컵(96)은 도시하지 않은 지지기구에 의해 상하 방향으로 왕복 이동가능하게 지지되어 있다. 내측컵(96)의 주위에는, 직사각형 형상의 외측컵(98)이 배치되어 있다.

외측컵(98)의 좌우 양측에는, 각각 대기포트(waiting pot)(100, 100)가 배치되어 있다. 외측컵(98) 및 대기포트(100)의 한 쪽의 측부에는, 외측컵(98) 및 대기포트(100)의 연접(連接) 방향과 평행하게 가이드레일(guide rail)(102)이 배치되어 있다. 가이드레일(102)에는, 아암(arm)구동부(104)가 슬라이딩 가능하게 결합되어 있고, 아암구동부(104)에 노즐아암(106)이 파지되어 있다. 노즐아암(106)에는, 현상액토출노즐(108)이 수평자세로 매달려 장착되어 있다. 현상액토출노즐(108)은 상세한 구조의 도시를을 생략하고 있지만, 하단면에 직사각형 방향으로 뻗는 슬릿형상 토출구를 갖고 있다. 현상액토출노즐(108)에는, 현상액공급원에 유 로 접속된 현상액공급관(도시하지 않음)이 연통 접속되어 있다. 이 현상액토출노즐(108)은 가이드레일(102)와 직교하는 방향으로 배치되어 있다. 그리고, 아암구동부(104)에 의해, 노즐아암(106)을 가이드레일(102)을 따라 수평방향으로 직선적으로 왕복 이동시키고, 현상액토출노즐(108)을 화살표 A로 나타내는 방향으로 주사하고, 그 역방향으로 되돌릴 수 있는 구성으로 되어 있다.

또한, 외측컵(98)의 후방측 근방에는, 선단의 토출구로부터 린스액, 예를 들면 순수를 기판(W) 위로 토출하는 순수토출노즐(110)이 배치되어 있다. 순수토출노즐(110)은 도시하지 않은 순수공급관을 통하여 순수공급원에 유로 접속되어 있다. 순수토출노즐(110)은 수평면 내에서 회동가능하게 노즐파지부(112)에 파지되어 있고, 회전구동기구(114)에 의해 화살표 B로 표시하는 방향으로 수평면 내에서 회동시켜진다. 그리고, 순수토출노즐(110)은 도 6에 도시한 대기위치와 선단의 토출구가 기판(W)의 중심부 바로 위에 배치되는 토출위치와의 사이에서 왕복 이동하도록 한 구성으로 되어 있다.

또한, 이 현상처리장치는 도시하지 않고 있지만, 현상액공급 관 및 순수공급관에 각각 개재된 각 개폐제어밸브, 아암구동부(104) 및 순수토출노즐(110)의 회전구동기구(114)를 각각 제어하고, 또한, 회전모터(94)의 드라이버를 제어하여 회전모터(94)의 회전수, 그에 따라 기판(W)의 회전속도를 조절하는 제어장치를 구비하고 있다. 또한, 이 현상처리장치는 도시하지 않고 있지만, 도 1 내지 도 3에 도시한 장치와 마찬가지로, 기판(W)의 표면을 촬상하는 CCD카메라, CCD카메라로 촬상된 화상으로부터 소요의 파장성분의 단색광을 꺼내서 광의 강도를 나타내는 화상 데이 타로 변환하는 모노크로메이터를 구비하고 있고, 모노크로메이터는 CPU에 접속되며, CPU에 메모리가 접속되어 있다(도 3 참조). 그리고, CPU는 제어장치에 접속되어 있고, CPU에 있어서, 모노크로메이터로부터 보내져 온 광의 강도 데이타와 메모리로부터 읽어낸 한계값이 비교되어, 기판(W)의 표면에 간섭 줄무늬가 없다고 판정되었을 때에, CPU로부터 제어장치로 신호가 보내지고, 제어장치로부터 출력되는 제어신호에 의해, 순수토출노즐(110)의 회전구동기구(114), 순수공급관에 마련된 개폐제어밸브 등의 동작이 제어된다.

다음에, 도 6 내지 도 8에 도시한 현상처리장치에 의한 처리동작의 일례에 대하여 설명한다.

표면에 노광 후의 레지스트막이 형성된 기판(W)이 장치 안으로 반입되어, 스핀척(90)에 기판(W)이 파지되면, 현상액토출노즐(108)의 슬릿형상 토출구로부터 현상액을 토출시키면서, 아암구동부(104)에 의해 현상액토출노즐(108)을 화살표 A로 표시하는 방향으로 주사한다. 이에 의해, 기판(W) 위로 현상액이 공급되어 도포된다. 현상액토출노즐(108)이 우측의 대기포트(100)의 위치까지 이동하면, 현상액의 토출을 정지시키고, 아암구동부(104)에 의해 현상액토출노즐(108)을 화살표 A로 표시하는 방향과 역방향으로 이동시켜, 현상액토출노즐(108)을 원래의 좌측의 대기포트(100)의 위치까지 되돌린다. 그리고, 기판(W) 위에 현상액을 도포하고나서 소정시간이 경과할 때까지 기판(W)을 정지시킨 채로 하여, 기판(W)의 표면상의 레지스트막을 현상한다.

기판(W) 위에 현상액을 도포하고나서 소정시간, 예를 들면 60초가 경과하면, 기판(W)을, 예를 들면 300rpm∼1000rpm의 회전속도로 회전시킨다. 이때, 기판(W) 상으로의 현상액의 공급을 정지한 직후에, 기판(W)을 단시간, 예를 들면 1초간만 고속, 예를 들면 2000rpm∼3000rpm의 회전속도로 회전시키고, 그 후에 저속, 예를 들면 300rpm∼500rpm의 회전속도로 바꾸도록 하여도 좋다. 한편, 기판(W)을 회전시키고 있는 기간 동안은 내측컵(96)을 상승시켜 둔다.

현상공정이 종료한 후에 기판(W)이 회전시켜짐으로써, 기판(W)의 표면상의 현상액이 원심력으로 비산하여 제거된다. 그리고, 기판(W)의 표면에 간섭 줄무늬가 보이지 않은 시점, 즉, CCD카메라, 모노크로메이터, CPU 및 메모리로 이루어지는 간섭줄무늬검출기구에 의해 기판(W)의 표면에 간섭 줄무늬가 검출되지 않게 된 시점에서, 기판(W)의 회전을 더 계속하면서, 예를 들면 1000rpm의 회전속도로 기판(W)을 회전시키면서, 순수토출노즐(110)을 회동시키고, 순수토출노즐(110)의 선단 토출구를 기판(W)의 중심부 바로 위의 위치로 이동시켜, 순수토출노즐(110)의 선단 토출구로부터 순수를 기판(W)의 중심부로 토출하여 공급한다. 이때, 린스처리의 시작 직후에 일순간만 기판(W)을 고속으로 회전시켜, 그 후에 감속하도록 하여도 좋다. 린스공정이 종료하면, 예를 들면 10초∼15초 정도, 순수토출노즐(110)의 선단 토출구로부터 순수를 기판(W)의 중심부로 토출한 후에, 기판(W) 상으로의 순수의 공급을 정지하고, 순수토출노즐(110)을 도 6에 도시한 원래의 대기위치로 회동시켜 되돌리고, 기판(W)의 회전속도를 고속으로 바꿔, 기판(W)을 스핀 드라이로 건조처리한다. 이때, 내측컵(96)을 상승시켜 둔다. 기판(W)의 건조처리가 종료하면, 기판(W)은 스핀척(90) 위로부터 제거되어 장치 안으로부터 반출된다.

도 6 내지 도 8에 도시한 현상처리장치에 있어서도, 기판(W)의 표면의 레지스트막 위에 잔류하는 현상액이 적어지고, 혹은 레지스트막 위에 현상액이 존재하지 않게 된 상태에 있어서, 기판(W)의 표면의 레지스트막 위로 순수가 공급되어 린스처리되므로, 도 1 내지 도 3에 도시한 장치와 마찬가지로, 레지스트막 위에 현상액이 잔류하는 것에 기인하여 레지스트막면에 얼룩모양의 결함이 발생하는 것이 방지된다. 현상처리 후에 기판을 60초∼120초간 회전시킨 시점은 기판 표면에 간섭 줄무늬가 보이지 않게 되는 시점에 대응한다. 따라서, 기판 표면에 간섭 줄무늬가 보이지 않는 시점에서 린스공정으로 이행함으로써, 결함수를 대폭 감소시킬 수 있다. 실험결과에 의하면, 현상공정 후에 기판을 120초간 회전시킨 후에 린스공정으로 이행하였을 때는 현상공정 후에 즉시 린스공정으로 이행하였을 때에 비교하여 결함수를 10분의 1 정도로 감소시킬 수 있었다. 또한, 레지스트막 위에 필요 이상의 양의 현상액을 도포하지 않아도 현상반응은 진행하므로, 린스공정으로의 이행 시기를 조정함으로써, 레지스트막의 패턴 선폭의 제어가 가능하게 된다.

한편, 도 6 내지 도 8에 도시한 현상처리장치에 있어서, 도 4 및 도 5에 도시한 현상처리장치와 마찬가지로, 외측컵(98)의 근방에, 선단의 분출구로부터 건조용 기체, 예를 들면 질소가스를 기판(W) 위로 분출하는 가스분출노즐을 배치하고, 현상처리 후에 기판(W)을 회전시켜 현상액을 제거할 때에, 가스분출노즐의 분출구로부터 질소가스를 기판(W)의 중심부로 분출하고, 혹은 가스분출노즐의 분출구로부터 기판(W)의 표면 위로 질소가스를 분출하면서, 가스분출노즐의 분출구를, 기판(W)의 중심에 대향하는 위치로부터 기판(W)의 주연에 대향하는 위치까지 주사하 도록 하여도 좋다. 또한, 기판의 회전속도는 가변으로 하여도 좋다.

도 1은 본 발명에 의한 기판의 현상처리방법을 실시하기 위하여 사용되는 현상처리장치의 구성의 일례를 나타내는 개략 종단면도이다.

도 2는 도 1에 나타낸 현상처리장치의 개략 평면도이다.

도 3은 도 1에 나타낸 현상처리장치의 제어계의 일부를 나타내는 블록도이다.

도 4는 본 발명에 의한 기판의 현상처리방법을 실시하기 위하여 사용되는 현상처리장치의 다른 구성 예를 나타내는 개략 종로단면도이다.

도 5는 도 4에 나타낸 현상처리장치의 개략 평면도이다.

도 6은 본 발명에 의한 기판의 현상처리방법을 실시하기 위하여 사용되는 현상처리장치의 또 다른 구성 예를 나타내는 개략 평면도이다.

도 7은 도 6의 VII-VII 화살표 방향에서 본 단면도이다.

도 8은 도 6의 VIII-VIII 화살표 방향에서 본 단면도이다.

도 9는 현상공정 후에 계속되어 기판을 회전시켜 현상액을 제거하였을 때에, 린스공정으로 이행할 때까지의 기판의 회전시간을 바꾼 경우에서의 결함수의 변화를 나타낸 그래프도이다.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

10, 90 : 스핀척

92 : 회전지축

94 : 회전모터

16 : 컵

20, 60, 108 : 현상액토출노즐

22, 64 : 현상액공급관

28, 42, 70, 80 : 개폐제어밸브

30, 44, 64, 74, 112 : 노즐파지부

32, 46, 74, 84, 114 : 회전구동기구

34, 62, 110 : 순수토출노즐

36 : 순수공급관

48 : 회전모터의 드라이버

50, 86 : 제어장치

68 : 가스분출노즐

70 : 가스공급관

52 : CCD카메라

54 : 모노크로메이터

56 : CPU

58 : 메모리

96 : 내측컵

98 : 외측컵

100 : 대기포트

102 : 가이드레일

104 : 아암구동부

106 : 노즐아암

Claims (10)

1. 기판의 표면에 형성된 노광 후의 레지스트막 위에 현상액을 공급하여 레지스트막을 현상처리하는 현상공정과,

   기판을 수평자세로 연직축(鉛直軸) 주위로 회전시키면서, 기판 표면에 형성된 현상처리 후의 레지스트막 위로 린스액을 공급하여 린스처리하는 린스공정과,

   기판을 수평자세로 연직축 주위로 회전시켜, 기판 표면에 형성된 린스처리 후의 레지스트막을 건조시키는 건조공정,

   을 포함하는 기판의 현상처리방법에 있어서,

   상기 현상공정 후에, 기판을 수평자세로 연직축 주위로 회전시켜, 기판의 표면상의 현상액을 원심력으로 비산시켜 제거하고, 기판 표면에 간섭 줄무늬가 보이지 않은 시점에서 상기 린스공정으로 이행하는 것을 특징으로 하는 기판의 현상처리방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 현상공정에 있어서, 수평자세로 파지된 정지(靜止)상태의 기판 또는 저속회전하고 있는 기판에 대하여, 하단면(下端面)에 슬릿(slit)형상 토출구를 갖는 슬릿노즐을, 슬릿형상 토출구와 직교하는 방향으로 직선적으로 이동시키면서, 상기 슬릿형상 토출구로부터 기판 표면의 레지스트막 위로 현상액을 토출하여, 레지스트막의 전면(全面)에 현상액을 막형태로 덮은 것을 특징으로 하는 기판의 현상처리방 법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 현상공정에 있어서, 기판을 수평자세로 연직축 주위로 회전시키면서, 스트레이트 노즐(straight nozzle)의 선단(先端) 토출구로부터 기판의 중심부로 현상액을 토출하여, 기판 표면의 레지스트막의 전면에 현상액을 넓혀서 현상액을 도포하고,

   상기 현상공정으로부터 계속하여 기판을 회전시켜, 기판의 표면상의 현상액을 원심력으로 비산시켜 제거하는 것을 특징으로 하는 기판의 현상처리방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 현상액제거 공정에 있어서, 회전하고 있는 기판의 중심부에 건조용 기체를 공급하는 것을 특징으로 하는 기판의 현상처리방법.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 현상액제거 공정에 있어서, 회전하고 있는 기판의 중심부에 건조용 기체를 공급하고, 건조용 기체의 공급 위치를 기판의 중심부로부터 주연부(周緣部)까지 주사(走査)하는 것을 특징으로 하는 기판의 현상처리방법.
6. 기판을 수평자세로 파지하는 기판파지수단과,

   이 기판파지수단에 의해 파지된 기판을 연직축 주위로 회전시키는 기판회전수단과,

   상기 기판파지수단에 의해 파지된 기판의 표면에 형성된 노광 후의 레지스트막 위로 현상액을 토출하는 현상액토출노즐과,

   기판 표면에 형성된 현상처리 후의 레지스트막 위로 린스액을 토출하는 린스액토출노즐,

   을 구비한 기판의 현상처리장치에 있어서,

   기판의 표면을 촬상(撮像)하여 그 촬상 데이타로부터 기판 표면에서의 간섭 줄무늬의 유무를 검출하는 간섭줄무늬검출수단과,

   상기 현상액토출노즐로부터 기판 표면에 형성된 노광 후의 레지스트막 위로 현상액을 토출하여 레지스트막을 현상처리한 후에, 계속하여 기판을 회전시켜, 기판의 표면상의 현상액을 원심력으로 비산시켜 제거하고, 상기 간섭줄무늬검출수단에 의해 기판 표면에 간섭 줄무늬가 검출되지 않게 된 시점에서, 상기 린스액토출노즐로부터 기판 표면에 형성된 현상처리 후의 레지스트막 위로 린스액을 토출하여 린스처리하도록, 상기 기판회전수단, 상기 현상액토출노즐 및 상기 린스액토출노즐을 각각 제어하는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 기판의 현상처리장치.
7. 제6항에 있어서,

   상기 현상액토출노즐은 하단면에 슬릿형상 토출구를 갖고, 상기 기판파지수단에 의해 파지된 정지상태의 기판 또는 저속회전하고 있는 기판에 대하여, 상기 슬릿형상 토출구와 직교하는 방향으로 직선적으로 이동하면서, 상기 슬릿형상 토출구로부터 기판 표면의 레지스트막 위로 현상액을 토출하여, 레지스트막의 전면에 현상액을 막형태로 덮은 슬릿노즐인 것을 특징으로 하는 기판의 현상처리장치.
8. 제6항에 있어서,

   상기 현상액토출노즐은 상기 기판파지수단에 의해 파지되어 상기 기판회전수단에 의해 저속으로 회전시켜지는 기판의 중심부로 선단 토출구로부터 현상액을 토출하여, 기판 표면의 레지스트막의 전면에 현상액을 넓혀 현상액을 도포하는 스트레이트 노즐인 것을 특징으로 하는 기판의 현상처리장치.
9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서

   기판 표면에 형성된 현상처리 후의 레지스트막 위로 건조용 기체를 분출하는 기체분출노즐을 더 구비한 것을 특징으로 하는 기판의 현상처리장치.
10. 제9항에 있어서,

    상기 기체분출노즐은 그 분출구로부터 기판의 표면 위로 건조용 기체를 분출하면서 분출구가 기판의 중심에 대향하는 위치로부터 기판의 주연(周緣)에 대향하는 위치까지 주사되는 것을 특징으로 하는 기판의 현상처리장치.

Images